Принцип дії ефекту Зеєбека

Ефект Зеєбека в тому, що в замкнутому контурі з жилами з різних матеріалів, може з’явитися ЕРС тоді, коли їх контакти мають відмінні показники температури. Якщо говорити по-простому, то параметр виникає ЕРС багато в чому залежить від застосовуваних матеріалів провідників, в тому числі від температур ненагрітого і нагрітого провідника.

При наявності в провіднику градієнта температур по всій довжині спостерігається явище, при якому електрони на нагрітому кінці мають на порядок більші швидкості і енергії, ніж в не нагрітий. Внаслідок цього з’являються електрони, які спрямовуються до холодного кінця. Саме на ньому накопичується мінусовій заряд. На нагрітому ж кінці відбувається накопичення плюсового заряду.

Накопичення заряду спостерігається до того моменту, поки потенційний відмінність не досягне показника, при якому електрони не почнуть текти назад, внаслідок чого потенціал прийде в рівновагу.

Ефект Зеєбека характеризується появою різних властивостей:

  • Спостерігається поява різниці потенціалів між контактами. Пояснюється це тим, що на різних провідниках, які контактують один з одним, є різна енергія Фермі. В результаті при замиканні ланцюга потенціали електронів мають однакове стан, внаслідок чого з’являється різниця потенціалів між контактами. На контактах з’являється електричне поле, яке локалізується в найтоншому прикордонному шарі.При замиканні ланцюга з’являється напруга на провідниках. Напрямок електричного поля йде в обох контактах від більшого до меншого. Якщо температура контактів змінити, то напруга також буде змінюватися. Але зі зміною різниці потенціалів буде змінюватися і електричне поле в одному з контактів. В результаті з’явиться ЕРС в контурі. Якщо провідники будуть мати рівну температуру, то об’ємна і контактна ЕРС в зазначеному випадку дорівнюватимуть нулю.
  • Спостерігається поява фононового захоплення. При наявності в твердому тілі градієнта температурного діапазону число фононів, які направляються в кінець ненагрітого провідника, буде збільшуватися. Їх буде ставати більше, ніж тих, що йдуть у зворотному напрямку. Внаслідок відбуваються зіткнень з електронами фонони будуть тягнути слідом за собою інші. В результаті на нагрітому провіднику буде відбуватися накопичення негативного заряду. Тоді як в нагрітому провіднику будуть накопичуватися позитивні заряди до того моменту, поки різниця потенціалів зрівняється з ефектом збільшення.

Різниця потенціалів при низьких температурах здатна досягати параметрів вище в сотні разів.

Спостерігається поява магнонного захоплення, але тільки в провідниках, виконаних з магнітних матеріалів. ЕРС з’являється внаслідок захоплення електронів магнонами.

Посилання на основну публікацію